基于空气热膨胀的液体微量进样装置的制造方法

专利名称:基于空气热膨胀的液体微量进样装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置。本装置核心部件为液体进样杯，样品液体注入该装置的进样杯中，液面达到指定高度。在进样杯中存在空气与样品液体，通过对进样杯加热的方式使杯中空气产生热膨胀，在杯体的底部留有小孔，空气膨胀致使杯中的样品液体从底部小孔中流出。通过控制加热的目标温度与速率，可调整本装置的进样液体量。在杯底部留有卡槽，可嵌入传感器对液体样品相关特性进行检测；本实用新型液体微量进样装置简单，成本低廉，可实现微量进样的自动控制并保证其一致性。
【专利说明】
基于空气热膨胀的液体微量进样装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种液体的微量进样技术，尤其涉及一种使用空气热膨胀气压作为动力的液体微量进样装置。
【背景技术】
[0002]生物化学等领域研究的不断深入，催生了一批生化分析仪器的出现，其中，液相样品的生化分析仪器占据了相当比重。当前的液相生化分析仪器大多需要加入样品的预操作，一些进口的自动进样器往往结构复杂，价格昂贵，在实际样品分析的过程中，往往依赖于人工操作进样。在液相样品生化分析的过程中，考虑到操作人员的熟练程度，个人视角的偏差，很难保证分析结果的一致性。

【发明内容】

[0003]本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置，它包括:进样杯、传感器和检测仪器;所述进样杯包括杯体和盖于杯体上方的杯帽，杯帽和杯体密封连接;所述杯体从上至下设有连通的样品腔、进样腔和传感器腔;所述传感器腔底面设有传感器卡槽，传感器嵌于传感器卡槽中；所述检测仪器上部具有检测腔，检测腔内壁设有机械伸缩臂，机械伸缩臂的前端固定加热片，检测腔的底部设有传感器检测底座。样品腔容纳样品液体，同时提供空气容积，通过加热使空气容积膨胀，将样品液体推入进样腔;通过操纵机械伸缩臂控制加热片包裹于样品腔外围，从而对样品腔内的空腔气体进行PID温控;传感器插于传感器检测底座，从而进行数据的采集。
[0005]进一步地，所述传感器腔的侧面具有与外界连通的气压平衡腔，平衡传感器腔和进样腔内气压与外界气压一致。
[0006]进一步地，所述进样腔为倒锥形腔体，底部端口弧形外扩或锥形外扩，从而使得样品液体以正圆形态滴落。
[0007]进一步地，所述杯帽采用医用丁基橡胶材质;杯体采用塑料一体成型。
[0008]进一步地，所述传感器为基于频率、相位测量的声学传感器或基于阻抗、容抗测量的MOS传感器。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型装置实现了微量液体样品的进样。相比较传统的微量液相进样方案，本实用新型通过控制空气热膨胀体积实现液体样品的微量进样，其核心部件仅为一个进样杯，相较于传统的自动进样系统，其结构简单，成本低廉，适用于单次可抛的生化检测进样装置。同时，进样杯底部留有卡槽，可嵌入检测用的多种类型传感器，兼容性好。通过对温度进行控制可实现空气热膨胀体积的自动控制调节，进样管路与传感器相对固定，故而，在实现微量进样可控的同时也保证了进样的一致性。根据以上优点，本实用新型装置在生化检测的微量进样领域具有广阔应用前景。
【附图说明】

[0010]图1是本实用新型进样装置整体结构图；
[0011 ]图2是本实用新型进样装置部件分拆示意图；
[0012]图3是本实用新型进样杯杯体正视图；
[0013]图4是本实用新型进样杯杯体仰视图；
[0014]图5是本实用新型进样杯注射液体过程中进样杯倒置示意图；
[0015]图6是本实用新型进样杯注射液体过程中注射器刺穿杯帽进入样品腔，注射特定体积的样品不意图；
[0016]图7是本实用新型进样杯注射液体过程中拔出注射器，将进样杯正置示意图；
[0017]图8是注射器示意图；
[0018]图9是本实用新型检测仪器装置示意图；
[0019I图10是检测腔内部结构示意图；
[0020]图11是本实用新型进样杯进样过程示意图，其中(a)、(b)、(c)、(d)依次为样品腔内空气的体积不断增加时的进样过程示意图；
[0021]图12是本实用新型在不同空气体积与温差下热膨胀体积理论计算示意图；
[0022]图中:进样杯1、杯帽2、杯体3、传感器4、样品腔31、进样腔32、传感器腔33、传感器卡槽34、气压平衡腔35、注射器5、检测腔6、检测仪器7、加热片61、机械伸缩臂62、传感器检测底座63。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图及具体实施例对本实用新型作详细描述，但并不是限制本实用新型。
[0024]图1是本实用新型进样装置整体结构图；图2是装置部件分拆示意图。本实用新型装置包括:进样杯1、传感器4和检测仪器7;其中，进样杯I包括杯帽2和杯体3，杯帽2采用医用丁基橡胶材质，杯体3部分采用塑料一体成型，杯帽2盖于杯体3上方，保证其完全气密性。在杯体3下方设有传感器卡槽34，传感器卡槽34中嵌入传感器4，可用胶固定，保证传感器4与杯体3的牢固结合，此处，可嵌入的传感器类型包括基于频率、相位测量的，如声学传感器以及基于阻抗、容抗测量的，如MOS传感器等。
[0025]图3所示，为杯体3的正视图，图4所示，为杯体3的仰视图，杯体3采样一体成型结构，从正视图可见，杯体3包括样品腔31、进样腔32和传感器腔33;样品腔31为圆柱形腔体；进样腔32为圆台形，底部具有90°圆弧进样孔，用于保证样品液滴形状为正圆弧形。从仰视图可看到传感器卡槽34与传感器4的尺寸一致，将传感器4嵌入其中卡紧后，用胶粘合。在传感器卡槽34的右侧有气压平衡腔35，用于与外界联通，平衡传感器腔33和进样腔32内气压与外界气压一致。
[0026]图5、图6、图7、图8所示，为进样杯I注射液体过程操作示意，首先将进样杯I倒置，使用注射器5刺穿杯帽2进入样品腔31，注射特定体积的样品液体，样品腔31内保留的气体体积将影响进样量。随后，拔出注射器5，将进样杯I正置，此时，由于内外气压平衡，样品腔31内液体并不会流入进样腔32。完成注射过程后，进样杯I可放入检测仪器7进行进样与检测分析。
[0027]图9是本实用新型检测仪器装置示意图，图10为检测腔内部结构示意图。检测仪器7内设计有检测腔6，将注射有样品液体的进样杯I置于检测腔6中。检测腔6内的结构如图10所示，通过步进电机控制的机械伸缩臂62前端，有可包裹进样杯I的加热片61，加热片61的温度以及升温速率可控，通过机械伸缩臂62可快速控制加热片61对杯体加热的通断。在检测腔6的底部设有传感器检测底座63，传感器4的信号接口(图中所示为4线制，实际根据不同传感器可有略微区别)可插入传感器检测底座63中，检测仪器7可检测到传感器4的信号变化。
[0028]控制加热片61对样品腔31进行加热，使样品腔31的空气产生热膨胀，气压增高，样品液体在气压的作用下逐渐进入进样腔32，再进入传感器腔33，最终在传感器4表面形成液滴。这一过程，如图11所示。调整样品腔31内空气的体积，控制加热片61与环境温度的温差可控制样品的进样量。
[0029]根据盖.吕萨克定律，一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积V随温度t线性地变化，即:
[0030]Vt2 = Vti( l+av(t2-tl))
[0031 ]式中Vtl，Vt2分别是110C和t2°C时气体的体积;av是压力不变时气体的体膨胀系数。实验测定，各种气体的av?1/273.15。
[0032]图12列出了室温下，样品腔31内空气体积分别为0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0ml时，其体积随温度升高产生膨胀的增量，可作为进样杯尺寸设计的参考。通过灵活设计进样杯I中样品腔31、进样腔32的容积，注射样品液体的体积，可控制进样杯I的进样范围；通过对进样腔I进行温控，可精确控制进样量。从而实现微量液相样品的进样。
【主权项】
1.一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置，其特征在于，它包括:进样杯(I)、传感器(4)和检测仪器(7);所述进样杯(I)包括杯体(3)和盖于杯体(3)上方的杯帽(2)，杯帽(2)和杯体(3)密封连接;所述杯体(3)从上至下设有连通的样品腔(31)、进样腔(32)和传感器腔(33);所述传感器腔(33)底面设有传感器卡槽(34)，传感器(4)嵌于传感器卡槽(34)中；所述检测仪器(7)上部具有检测腔(6)，检测腔(6)内壁设有机械伸缩臂(62)，机械伸缩臂(62)的前端固定加热片(61)，检测腔(6)的底部设有传感器检测底座(63)。2.根据权利要求1所述一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置，其特征在于，所述传感器腔(33)的侧面具有与外界连通的气压平衡腔(35)。3.根据权利要求1所述一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置，其特征在于，所述进样腔(32)为倒锥形腔体，底部端口弧形外扩或锥形外扩。4.根据权利要求1所述一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置，其特征在于，所述杯帽(2)采用医用丁基橡胶材质;杯体(3)采用塑料一体成型。5.根据权利要求1所述一种基于空气热膨胀的液体微量进样装置，其特征在于，所述传感器(4)为声学传感器或MOS传感器。
【文档编号】G01N35/10GK205720274SQ201620327198
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】陈星 , 董浩, 陈璟, 王莹莹, 王福园, 张冯江
【申请人】浙江大学